大气污染控制工程8-1硫氧化物的污染控制

至2005年末，湿法烟气脱硫设备国产化率达95% 以上。
至2010年，湿法烟气脱硫设备国产化率达100% 。掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计，设备国产 化率达到95%以上。
§1硫循环与硫炭的固态加工
❖ 煤炭分选 ❖ 依据：密度不同 ❖ 可使含硫量降低40%，灰份降低70%左右。 ❖ 型煤固硫：添加脱硫剂 ❖ 微生物方法：细菌脱硫 ❖ 磁力脱硫等
§4高浓度SO2尾气的回收和净化
➢ 冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常2％～40％ ➢ 化学反应式
S O 2 1 2 O 2 S O 3 S O 3 H 2 O H 2 S O 4
➢ 反应1为放热反应，温度低时转化率高 ➢ 工业上一般采用多层催化床层
§4高浓度SO2尾气的回收和净化
Shenyang Changchun
Harbin
WHO Standard
❖ 我国北方城市SO2污染现状
250 200 150 100
50 0
g/m3
§1硫循环与硫排放
Chengdu Kunming Chongqing Guiyang Nanning Changsha
Wuhan Guangzhou Nanchang
7.05%
❖ 分类
➢ 根据对脱硫生成物是否应用：
➢ 抛弃法
➢ 优点：处理成本低（美国、德国）
➢ 缺点：浪费硫资
➢
二次污染
➢
占用处置场
❖ 再生法（回收法）
❖ 优点：综合利用硫资源
❖
避免二次污染
❖
减少处置场地
❖ 缺点：脱硫费用高
❖
投资费用高
➢ 脱硫产物状态：湿法和干法 ➢ 干法 ➢ 使用固体吸收剂或吸附剂吸附，或催化转化。 ➢ 优点：无废水、废酸 ➢ 缺点：效率低、设备庞大、操作要求高
❖ 该工艺的特点 工艺简单 经济性较好 运行维护工作量小 废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收 是世界上应用最多的一种烟气脱硫技术。
❖ 关注的问题
设备腐蚀 结垢和堵塞 除雾器阻塞 脱硫剂的利用率 液固分离 固体废物的处理处置
（二）改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
➢ 加入己二酸的石灰石法 目的：加速传质 原理：在洗涤贮液罐中，形成己二酸钙 在吸收器内，己二酸钙与H2SO3反应生成 CaSO3，同时己二酸得以再生。
Hefei Nanjing Fuzhou Hangzhou Shanghai
§1硫循环与硫排放
❖ 我国南方城市SO2污染现状
250 200 150 100 50
WHO Standard 0
g/m3
§1硫循环与硫排放
❖ 20世纪90年代末我国酸雨区域分布
❖ 我国政府制定的政策和法规
❖ 1990年12月，国务院环委会决定采取控制措施 ❖ 1991年10月29日《燃煤电厂大气污染物排放标准》 ❖ 1995年8月29日《中华人民共和国污染防治法》修正案，
➢ 白云石 ➢ 优点：孔径分布和低温煅烧性能好 ➢ 缺点：易发生爆裂扬析，用量大 ➢ 石灰石 ➢ 常压下常用
四、脱硫剂的再生
❖ 不同温度下的再生反应
➢ 1100oC以上（一级再生法） CaSO4 CO CaOCO2 SO2 CaSO4 H2 CaOH2OSO2
➢870～ 930oC（ 二 级 再 生 法 ） C aSO 44C O C aS4C O 2 C aSO 44H 2 C aS4H 2O
➢ 双碱流程 目的：解决结垢问题和提高SO2的利用率 原理：先用可溶性碱性溶液作为吸收剂吸收SO2，再用 石灰石或石灰再生。
（三）喷雾干燥法烟气脱硫
脱硫过程
吸收剂制备 SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物 干废物由袋式或电除尘器捕集 固体废物处置
❖ 在“七五”期间仅两广、四川、贵州四省因酸雨造成 的直接和间接经济损失每年160亿元。
§1硫循环与硫排放
排放量/104t
❖ 我国SO2排放的年际变化
2400
2000
1600
1200
800
400
0 1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
年份
1985-2002年SO2排放量变化趋势图
三、流化床燃烧脱硫的影响因素
脱硫率
❖ 2.煅烧温度 ➢ 温度低时，孔隙量少、孔径小 ➢ 温度过高，CaCO3的烧结作用变得严重
三、流化床燃烧脱硫的影响因素
脱硫率 脱硫率
三、流化床燃烧脱硫的影响因素
❖ 3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构
➢ 颗粒过小发生扬析 ➢ 孔径大小应适当
❖ 4.脱硫剂的种类
百分比（%）
❖ 我国SO2排放的行业特点
60
50
40
30
20
10
0 电力
化工
水泥
食品
机械
造纸 石油加工 化纤
橡胶
塑料
行业
1995年我国各工业行业SO2排放占行业排放总量的百分比示意图
印刷业
Wulumuqi Lanzhou Yinchuan Xi'an
Zhengzhou Taiyuan Huhout Jinan ShiJZ Beijing Tianjing
（二）改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
➢ 添加硫酸镁
目的：防止结垢，提高SO2去除率。 原理： H2SO3的消耗： H2SO3与Mg2+反应生成MgSO3
H2SO3与MgSO3反应生成Mg(HSO3)2 MgSO3的再生：
石灰石与Mg(HSO3)2反应生成MgSO3和 CaSO3
（二）改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫
（3）pH值过高，溶液中Ca(OH)2含量过高，易产生 Ca(OH)2沉淀，使石灰石粒子表面钝化。
❖ 其它影响因素包括：
❖ 液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、SO2浓 度、吸收塔结构
对吸收塔的要求：
持液量大、气液相间相对速度高、气液接触面 积大、内部构件少、压降小。
常用的吸收塔有：
喷淋塔、填料塔、喷射鼓泡塔
省份
1995年我国各省SO2排放情况
90 75 60 45 30 15
0
省份
1995年我国各省SO2排放强度情况
排放强度/t·km -2
上海 天津 北京 山东 江苏 山西 重庆 河南 河北 贵州 辽宁 浙江 广东 安徽 陕西 广西 湖南 宁夏 江西 湖北 四川 福建 吉林 云南 海南 甘肃 黑龙江 内蒙 新疆 青海 西藏
❖ 间接液化法： ❖ 首先将煤气化为H2、CO，然后通过催化反应将气态物
质转化为液态。 ❖ nCO+2nH2→CnH2n+nH2O
§2燃烧前脱硫
❖ 三、重油脱硫
➢ 在催化剂作用下通过高压加氢反应，使氢与硫作用形 成H2S从重油中分离
➢ 直接脱硫和间接脱硫
§3流化床燃烧脱硫
一、流化床燃烧技术概述 ➢ 气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持流化状态 ➢ 流化床分类 ➢ 按流态：鼓泡流化床和循环流化床 ➢ 按运行压力：常压流化床和增压流化床
➢ 5 4 0 ～ 7 0 0 o C C a S H 2 O C O 2 C a C O 3 H 2 S
流化床燃烧脱硫的优缺点
❖ 优点： ❖ 1．清洁燃烧，脱硫率高，NOx排放少； ❖ 2．燃料适应性强； ❖ 3. 燃烧效率高，可达95％--99％； ❖ 4．负荷适应性好。 ❖ 缺点： ❖ 1. 对炉膛磨损严重； ❖ 2. 脱硫剂的存在增加了阻力、降低了燃烧室的温度。 ❖ 3. 脱硫产物的存在增加了后继除尘的负担。
（三）喷雾干燥法烟气脱硫
❖ 主要系统
（1）石灰浆制备系统 （2）脱硫系统 （3）除尘系统 ❖ 该工艺化学物理原理为：
❖ CaO+H2O→Ca(OH)2 ❖ SO2+H2O→H2SO3 ❖ Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3+H2O ❖ CaSO3(液)+1/2O2→CaSO4(液) ❖ CaSO3(液)→CaSO3(固) ❖ CaSO4(液)→CaSO4(固)
二、主要烟气脱硫工艺
❖ （一）石灰石/石灰法洗涤
（一）石灰石/石灰法洗涤（续）
（一）石灰石/石灰法洗涤（续）
❖ 石灰石系统中，Ca2+的产生与H+的浓度和CaCO3的存 在有关。
❖ 石灰系统中，Ca2+的产生仅与CaO2的存在有关。
影响因素：
pH：
（1）pH值过低，SO2无法溶解； （2）pH值过高，CaSO3的溶解度很低，使石灰石粒子表面 钝化；
二、煤炭的转化
❖ 煤的气化
采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，制得煤气 C+H2O=CO+H2 反应所需的能量由碳的燃烧提供 C+O2=CO2 使用空气 ：低热值煤气 使用氧气 ：中低热值煤气 将中热值煤气中的CO和H2合成甲烷 ：高热值煤气 CO+3H2=CH4+H2O
➢ 煤的液化 液态烃燃料或液体化工原料 直接液化 煤粉在高温条件下催化加氢，同时脱去硫、氮、 氧等，生成液态烃类燃料
❖ 湿法 ❖ 采用液体吸收剂吸收SO2。 ❖ 优点：设备较简单，操作容易，效率高，吸收剂利用率高， ❖ 缺点：烟气温度较低（不利于烟囱排烟）
基建投资大 （约占电厂投资的11~18%） 运行费用高（约占电厂总运行费用的8~18%）
二、主要烟气脱硫工艺
❖ 石灰石/石灰法洗涤烟气脱硫 ❖ 改进的石灰石/石灰法烟气脱硫 ❖ 喷雾干燥法烟气脱硫 ❖ 氧化镁法烟气脱硫 ❖ 海水烟气脱硫 ❖ 氨法烟气脱硫 ❖ 干法烟气脱硫
❖ 影响喷雾干燥干法烟气脱硫效率的主要因素：
❖ 我国SO2排放的地区分布